Quimica fisica biologica-quimica fisica I
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| QUIMICA FISICA BIOLOGICA-QUIMICA FISICA I TRABAJO PRÁCTICO N° 2 TEMA: SISTEMAS ABIERTOS. PROPIEDADES MOLARES PARCIALES OBJETIVO: Determinar los volúmenes molares parciales para mezclas de NaCl y agua a partir de mediciones de densidad. TEORIA: Una propiedad de una solución, por ejemplo el volumen de una mezcla de alcohol y agua, cambia de volumen continuamente a medida que se modifica su composición. Una propiedad molar parcial de un componente de una solución se define así: llamando X a cualquier propiedad extensiva de una solución binaria, a T y P constantes, esta será función de las dos variables independientes,  y  , las cuales representan los números de moles de los dos componentes presentes. Entonces, se define la propiedad molal del componente 1 con la relación: y análogamente para el componente 2, manteniendo constante.La utilidad del concepto de cantidades molales parciales se funda en el hecho de que matemáticamente puede demostrarse que:  a T y P constantesCualquier propiedad extensiva de la solución, se expresaría de esta manera, en términos de propiedades molares parciales, las cuales a su vez son función de la concentración de la solución, la temperatura y la presión y deben evaluarse mediante mediciones experimentales. En el caso del volumen de la solución:  a T y P constantes.Los volúmenes molares parciales, pueden evaluarse a partir de mediciones de la densidad de las soluciones. APARATOS: Picnómetros (Figura 1); termostato; balanza analítica; 6 matraces con tapón de vidrio. DROGA: Cloruro de sodio. NORMAS DE SEGURIDAD Cloruro de Sodio INGESTIÓN ACCIDENTAL: Puede provocar nauseas y vomito. Puede llegar a provocar acidez estomacal Primeros Auxilios De a beber inmediatamente agua en abundancia. Nunca de nada por la boca a una persona que se encuentre inconsciente. Solicitar asistencia medica de inmediato. Contacto con los ojos: Irritación y ardor en los ojos. Primeros Auxilios Lavar suavemente con agua corriente durante 15 min abriendo ocasionalmente los párpados. Solicitar atención medica de inmediato. Contacto con la piel: Irritación de la piel. Primeros Auxilios Lavar con agua corriente durante 15 min. Al mismo tiempo quitarse la ropa contaminada y calzado. Solicite atención médica Caso de fuga o derrames Contener para evitar la introducción a alcantarillas, sótanos o áreas confinadas TECNICA OPERATORIA: PREPARACIÓN DE LAS DISOLUCIONES: Se preparan soluciones de cloruro de sodio, a partir de una solución madre 3.2 M. Se prepara un volumen de 100 mL. Se las coloca en los erlenmeyers tapados y se llevan al termostato PROCEDIMIENTO: La densidad de cada solución se determina exactamente a 25°C, usando un picnómetro del tipo de Weld o de Ostwald-Sprengel. Determinación del volumen del picnómetro: se usa agua destilada como líquido de referencia. El picnómetro se seca cuidadosamente, se pesa, se llena con agua destilada y se coloca en el termostato durante 10 a 15 minutos. Se toman precauciones para evitar que durante esta operación se pierda líquido. Se saca del termostato el picnómetro, se seca bien con una tela que no se deshilache y se pesa. Antes de pesarlo se lo deja reposar dos minutos en el interior de la balanza. De esta manera se conoce el peso del líquido de referencia. Buscar en tabla la densidad del agua destilada a la temperatura de trabajo. Determinación de la densidad de cada una de las disoluciones: Se sigue el mismo procedimiento que en el paso anterior, solo que se trabaja con cada una de las disoluciones preparadas. De esta manera se hacen determinaciones del peso del líquido requerido para llenar el picnómetro a la temperatura del termostato con cada una de las soluciones preparadas (que ya están a la temperatura de trabajo). CALCULOS Para calcular el volumen del picnómetro se toma la densidad del agua a la temperatura de trabajo:  donde  = peso del agua y  = la densidad del agua.Entonces se evalúa la densidad de cada solución dividiendo su peso por el correspondiente volumen del picnómetro:  donde  = peso de la solución y  = volumen del picnómetro.La concentración de cada solución se expresa en términos de la escala de concentración molal y pueden obtenerse a partir de la molaridad y correspondiente densidad medida. Para cada una de las soluciones se calcula el volumen molal aparente y se lo define como la relación:  T y P constantesdonde: V = volumen total de la mezcla;  = volumen molar del solvente puro,  = volumen molar aparente y se lo define como la contribución aparente de un mol del componente 2 a la propiedad total V.Teniendo en cuenta el volumen total de la solución:  donde:  = densidad de la solución;  = densidad del solvente puroEl volumen total de la solución se determina de la siguiente manera:  donde  = peso molecular del soluto y m = molalidadLos volúmenes molales parciales se calculan así:  RESULTADOS:
1-Completar la siguiente tabla: 2-Graficar  vs. m. Obtener las pendientes a distintas concentraciones.3-Determinar  .4-Calcular  5-Calcular los volúmenes totales obtenidos por cálculo (Vtc ) y por método gráfico (Vt). Graficarlos vs. m. 6-Hallar el  a partir del gráfico anterior (Vtc)y comparar con el obtenido por el método anterior. CUESTIONARIO: 1-Explique porqué el volumen molal parcial varía con la composición de la solución. 2-Prediga la dependencia del volumen molar y los volúmenes molales parciales con la concentración, para una solución cuyo volumen es igual a la suma de los volúmenes de los componentes. 3-El volumen molar parcial es una propiedad extensiva o intensiva?, se aplica a sistemas abiertos o cerrados?. 4-Cuál es el significado físico de una propiedad molar parcial?. 5-Qué relación guardan el volumen molar de un líquido puro con el volumen molar parcial de un componente en una solución ideal. 6-Defina el potencial químico e indique porqué es una propiedad intensiva. En un sistema de varias fases, como es el potencial químico entre las fases?. BIBLIOGRAFIA: -Physical-Chemistry de Salzberg-Morrow -Daniels, Curso de Química Experimental. -Barrow, Química-Física. -Palmer, W. G., Química Física Experimental.  Figura 1. Picnómetro |
